[发明专利]一种基于分布式声学传感的海底光电复合缆定位方法

权利要求书

1.一种基于分布式声学传感的海底光电复合缆定位方法，其特征在于：

方法包括如下步骤：

步骤1)控制安装有声学换能器(4)的监测船依次航行至预设的M个定位点，针对每个定位点，声学换能器(4)均向周围发射一次扫频声信号；发射的扫频声信号被监测船下方的海底光电复合缆(3)接收；

步骤2)将海底光电复合缆(3)均匀依次划分为N段光纤传感单元，每段光纤传感单元在接收到步骤1)中发射的每次扫频声信号时均产生一次后向瑞利散射光信号；

步骤3)每次产生的后向瑞利散射光信号均被对应的光纤传感单元传输至与海底光电复合缆(3)所电连接的分布式声学传感解调器DAS(2)中进行解调，解调完成后输出解调声信号；

步骤4)将所有的扫频声信号、定位点的位置坐标以及解调声信号均进行采集，并输入至岸基端预先装备的安装有信号分析模块(1)的计算机设备中；

步骤5)针对步骤2)中的每段光纤传感单元，信号分析模块(1)将计算机设备中的发射至光纤传感单元上的每次扫频声信号，以及通过当次扫频声信号在步骤3)中获得的解调声信号进行互相关处理获得两者间的传播走时，将当次扫频声信号获得的传播走时以及当次扫频声信号对应的定位点的位置坐标共同组成定位信息组；

步骤6)针对步骤2)中的每段光纤传感单元，光纤传感单元共接收到M个定位点处发射的M次扫频声信号，每次扫频声信号均处理获得步骤5)中的定位信息组，即每段光纤传感单元对应获得M组定位信息组；信号分析模块(1)通过M组定位信息组处理获得解调声信号对应的一段光纤传感单元的位置坐标；

步骤7)根据步骤6)中获取的各段光纤传感单元的位置坐标，以及依次划分的各段光纤传感单元的划分顺序，获得整条海底光电复合缆(3)的定位位置。

2.根据权利要求1所述的一种基于分布式声学传感的海底光电复合缆定位方法，其特征在于：

所述的步骤1)中，定位点的个数M≥3。

3.根据权利要求1所述的一种基于分布式声学传感的海底光电复合缆定位方法，其特征在于：

所述的步骤3)中，海底光电复合缆(3)铺设在海底，电连接岸基端的分布式声学传感解调器DAS(2)。

4.根据权利要求1所述的一种基于分布式声学传感的海底光电复合缆定位方法，其特征在于：

所述的步骤6)中，针对每段光纤传感单元对应获得的M组定位信息组，信号分析模块(1)通过M组定位信息组进行处理，公式如下：

其中，Δd表示M处定位点的位置坐标和解调声信号对应的第i段光纤传感单元的位置坐标所构成的距离差矩阵；P_S1、P_S2…P_SM分别表示第一、第二…第M处定位点的位置坐标；P_i表示解调声信号对应的第i段光纤传感单元的位置坐标，1≤i≤N；ΔT表示M次扫频声信号和解调声信号处理获得的M个传播走时所构成的时间差矩阵；T₁、T₂…T_M表示M次扫频声信号分别和解调声信号处理获得的第一、第二…第M个传播走时；C表示海水中扫频声信号的传播速度；

信号分析模块(1)通过M组定位信息组及上述公式处理获得解调声信号对应的第i段光纤传感单元的位置坐标P_i。